-
Hintergrund
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Ringoszillatorstrukturen und insbesondere
Ringoszillatoren, welche einen steuerbaren Frequenzveränderungsfaktor
und steuerbare Ausgangsfrequenzen aufweisen.
-
Ringoszillatoren
mit einer geringen Komplexität,
welche einen großen
Einstellungsbereich aufweisen, besitzen im Allgemeinen einen hohen
Frequenzveränderungsfaktor
(„Frequency
Gain"). Das Vorhandensein
eines Taktes einer hohen Frequenz mit einem geringen Jitter ist
für den
Betrieb von integrierten Schaltungen, welche Bausteine wie Analog-Digital-Wandler,
Digital-Analog-Wandler, serielle Schnittstellen und drahtlose oder
drahtgestützte
Sende-/Empfangsvorrichtungen enthalten, von fundamentaler Wichtigkeit.
Ein wohl bekannter Ansatz zur Erzeugung von Takten einer hohen Frequenz
ist der Einsatz von Phasenregelkreisschaltungen (PLLs), welche die
Frequenz eines Hochfrequenzoszillators (auch als gesteuerter Oszillator
oder als „CO" („Controlled
Oszillator") bekannt)
bei einem mehrfachen (dabei ist dieses Mehrfache eine natürliche Zahl
oder auch keine natürliche
Zahl (d. h. eine rationale Zahl)) einer Referenzfrequenz fixieren.
Die Frequenz eines COs wird mit einem Einstellsignal eingestellt.
-
Eine
große
Anzahl von Anwendungen erfordert, dass der Hochfrequenztakt über einen
weiten Frequenzbereich einstellbar ist, welcher zum Beispiel einige
100 MHz bis 10 GHz überstreicht.
Da der PLL in großen
digitalen Kernen enthalten sein kann oder in der Nähe von Bausteinen
angeordnet ist, welche Störungen
auf einer Spannungsversorgung erzeugen, ist es wichtig, dass der
CO einen geringen Frequenzveränderungsfaktor
(Kco) aufweist. Der Frequenzveränderungsfaktor
ist dabei als ΔF/Δc definiert,
wobei Δc
die Veränderung
des Einstellsignals und ΔF
die entsprechende Veränderung
bezüglich der
Ausgangsfrequenz ist. Je kleiner Kco ist, desto kleiner ist der
Einfluss von Störungen
oder von Rauschen auf das Einstellsignal oder auf den Jitter des Taktausgangs.
-
Bei
vielen Anwendungen ist es üblich,
einen Ringoszillator als CO zu verwenden. Der Aufbau oder die Struktur
eines Ringsoszillators besteht hauptsächlich aus einer Kette von
Verzögerungselementen
bzw. Verzögerungszellen,
wobei der Ausgang zu dem Eingang zurückgeführt ist. Wenn das Barkhausen-Kriterium
erfüllt
ist, schwingt diese Struktur und erzeugt ein Taktsignal. Die Frequenz
kann eingestellt werden, indem die Verzögerung von jedem Verzögerungselement
verändert
wird, wobei entweder analoge oder digitale Einstellsignale verwendet
werden können.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Ringoszillator
nach dem Stand der Technik insbesondere hinsichtlich seiner Frequenzveränderung
zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch einen Ringoszillator nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung
in einem Ringoszillator nach Anspruch 9 und ein Verfahren nach Anspruch
15 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
-
Zusammenfassung
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Ringoszillator bereitgestellt.
Dieser Ringoszillator umfasst eine Steuerschaltung zur Erzeugung
eines variablen Steuersignals und mehrere Verzögerungselemente, welche in
Form einer Kaskade oder in Form eines Rings angeordnet sind. Bei
diesen Verzögerungselemente,
welche durch das variable Steuersignal gesteuert werden, ist (mit
Ausnahme des ersten Verzögerungselements)
ein Eingang jedes Verzögerungselements
mit einem Ausgang des davor angeordneten Verzögerungselements verbunden. Ein
Eingang des ersten Verzögerungselements
ist mit einem Ausgang des letzten Verzögerungselements verbunden,
so dass der vorab angesprochene Ring ausgebildet wird. Eines oder
mehrere der Verzögerungselemente
umfassen mehrere Hilfselemente. Zumindest eines dieser mehreren
Hilfselemente weist eine Verzögerung
auf, welche von dem variablen Steuersignal abhängt, und zumindest eines dieser
mehreren Hilfselemente weist eine Verzögerung auf, welche von einem
unveränderlichen
Steuersignal, welches ebenfalls von der Steuerschaltung erzeugt
werden kann, abhängt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung bereitgestellt,
welcher in einem Ringoszillator einsetzbar ist. Diese Vorrichtung umfasst
mehrere in Form einer Kaskade oder in Form eines Rings angeordnete
Verzögerungselemente, welche
von einem variablen Steuersignal und von einem unveränderlichen
Steuersignal gesteuert werden. Dabei ist mit Ausnahme des ersten
Verzögerungselements
ein Eingang jedes Verzögerungselements
mit einem Ausgang des vorher angeordneten Verzögerungselements verbunden.
Ein Eingang des ersten Verzögerungselements
ist mit einem Ausgang des letzten Verzögerungselements verbunden,
so dass die Verzögerungselemente
einen Kreis oder Ring ausbilden. Jedes Verzögerungselement umfasst mehrere
Hilfselemente, welche eine Verzögerung
aufweisen (ein durch das Hilfselement verlaufendes Signal wird entsprechend
dieser Verzögerung verzögert). Dabei
weist mindestens eines dieser Hilfselemente in jedem Verzögerungselement
eine Verzögerung
auf, welche von dem variablen Steuersignal abhängt, während mindestens eines dieser Hilfselemente
in jedem Verzögerungselement
eine Verzögerung
aufweist, welche von dem unveränderlichen
Steuersignal abhängt.
-
Bei
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Ringoszillators oder der in einem Ringoszillator einsetzbaren
Vorrichtung wird die Verzögerung jedes
Hilfselements in jedem Verzögerungselement individuell
entweder durch das variable Steuersignal oder durch das unveränderliche
Steuersignal eingestellt. Es gibt also bei dieser Ausführungsform
kein aktives Hilfselement, welches weder von dem variablen Steuersignal
noch von dem unveränderlichen Steuersignal
gesteuert wird.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren bereitgestellt.
Gemäß diesem Verfahren
werden mehrere Verzögerungselemente
in Form einer Kaskade oder in Form eines Rings angeordnet. Die derart
angeordneten Verzögerungselemente
werden mit einem variablen Steuersignal und mit einem unveränderlichen
Steuersignal gesteuert. Dabei wird mit Ausnahme des ersten Verzögerungselements
ein Eingang von jedem Verzögerungselement
mit einem Signal beaufschlagt, welches von einem vorher angeordneten
Verzögerungselement
abgeleitet ist. Ein Signal, welches einem Eingang des ersten Verzögerungselements
zugeleitet wird, wird von einem Ausgang des letzten Verzögerungselements
abgeleitet. Jedes Verzögerungselement
wird mit mehreren Hilfselementen ausgebildet. Dabei wird eine Verzögerung von
einem oder von mehreren der Hilfselemente in jedem Verzögerungselement
abhängig
von dem variablen Steuersignal und eine Verzögerung von einem oder von mehreren
Hilfselementen in jedem Verzögerungselement
abhängig
von dem unveränderlichen
Steuersignal eingestellt.
-
Im
Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen
mit Bezug zu den Figuren im Detail erläutert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
In
den Figuren identifiziert die linke Ziffer eines Bezugszeichens
diejenige Figur, in welcher das Bezugszeichen zuerst auftritt. Die
Verwendung desselben Bezugszeichens in unterschiedlichen Ausführungsformen
in der Beschreibung und in den Figuren deutet auf ähnliche
oder identische Elemente hin.
-
1 ist
eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ringoszillators
nach dem Stand der Technik.
-
2a und 2b stellen
Einstellungskurven für
den in 1 dargestellten Ringoszillator dar.
-
3 ist
eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ringoszillators,
welcher mit einer Steuerschaltung gekoppelt ist.
-
4a und 4b sind
Einstellungskurven für
den in 3 dargestellten Ringoszillator.
-
5 ist
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung
einer Ausgangsfrequenz eines Ringoszillators, wie beispielsweise
dem in 3 dargestellten Ringoszillator.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Im
Folgenden werden ein Aufbau eines Ringoszillators und Verfahren
zur Einstellung der Ausgangsfrequenz dieses Ringoszillators beschrieben.
-
Ein
Ringoszillator 100 nach dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt.
Der Ringoszillator 100 besitzt einen Ausgang und eine Anzahl
von kaskadenförmig
angeordneten Verzögerungselementen 102a–102n.
Jedes Element 102a–102n weist
jeweils einen Eingangsanschluss 104a–104n und jeweils
einen Ausgangsanschluss 106a–106n auf. Der Eingangsanschluss,
z. B. 104b, eines Elements, z. B. 102b, ist mit
dem Ausgangsanschluss, z. B. 106a, des vorhergehenden Elements,
z. B. Element 102a, verbunden. Der Eingangsanschluss 104a des
ersten Elements 102a ist jedoch mit dem Ausgangsanschluss 106n des
letzten Elements 102n verbunden. Innerhalb jedes Elements 102a–102n sind
Verzögerungshilfselemente
bzw. Verzögerungshilfszellen 108a–108n vorhanden.
Die Hilfselemente 108a–108n weisen
jeweils miteinander verbundene Eingänge, welche mit dem entsprechenden
Eingangsanschluss 104a–104n verbunden
sind, und jeweils miteinander verbundene Ausgänge, welche mit einem entsprechenden
der Ausgangsanschlüsse 106a–106n verbunden
sind, auf. Dabei kann eine Kapazität, beispielsweise eine Kapazität 112,
mit dem gemeinsamen Ausgang verbunden sein.
-
Die
Verzögerung
von jedem Hilfselement 108a–108n wird von einem
gemeinsamen Einstellsignal (z. B. einem analogen Spannung- oder
Stromwert) gesteuert, welches von einer Steuerschaltung (nicht dargestellt)
auf einer Leitung 110 zugeführt wird. Bei einer Ausführungsform
kann jedes der Hilfselemente 108a–108n abgeschaltet
werden, indem ein Verzögerungshilfselement 108a–108n in
einen stromlosen Zustand versetzt wird (z. B. indem das Hilfselement
deaktiviert wird). Wenn an den Ringoszillator 100 eine
Spannung angelegt wird, erzeugt der Ringoszillator ein Taktsignal
an seinem Ausgang mit einer Frequenz, welche von dem Steuersignal des
gemeinsamen Einstellsignals und von der Anzahl der eingeschalteten
Hilfselemente abhängt.
-
2a stellt
einen Graph 200a dar, welcher Einstellungskurven 202–208 des
Ringoszillators 100 nach dem Stand der Technik (welcher
hier auch als ein gesteuerter Ringoszillator bezeichnet wird) zeigt, wobei
sich eine Ausgangsfrequenz entsprechend einer Funktion der Spannung
des Einstellsignals und der Anzahl der Hilfselemente, welche eingeschaltet sind,
verändert.
Bei einer Ausführungsform
ist eines der Hilfselemente (z. B. Hilfselement 108a) in
jedem der Elemente 102a–102n eingeschaltet,
während alle
anderen Hilfselemente abgeschaltet sind. Die Frequenz des Ausgangs des
derart gesteuerten Ringoszillators 100 wird durch die Kurve 202 dargestellt. Kurven 204, 206 und 208 stellen
die Frequenz des Ausgangs des gesteuerten Ringoszillators 100 als eine
Funktion des Einstellsignals dar, wenn mehrere Hilfselemente 108a–108n eingeschaltet
sind. Bei einer Ausführungsform
stellt eine Kurve 208 die Frequenz des Ausgangs des gesteuerten
Ringoszillators 100 dar, wenn sich das Einstellsignal verändert, wobei
alle Hilfselemente 108a–108n eingeschaltet
sind. Die Frequenz des Ausgangs des gesteuerten Ringoszillators 100 als
eine Funktion des Einstellsignals vergrößert sich mit einer größeren Rate
bzw. stärker, wenn
mehrere Hilfselemente eingeschaltet sind. Der Ringoszillator 100 besitzt
bei der Kurve 208 einen viel höheren Kco als bei der Kurve 202.
Ein variabler Frequenzveränderungsfaktor
belastet die Steuerschaltung, da sich die Steuerschaltung an alle
Frequenzveränderungsfaktoren
anpassen muss, was zu suboptimalen Abmessungen des Ringoszillators
führt, wenn
er in einem Phasenregelkreis eingesetzt wird.
-
Die 2b stellt
einen Graph 200b dar, welcher die Einstellungskurven 202–208 des
Ringoszillators 100 zeigt, wobei die X-Achse die Frequenz
des Oszillators und die y-Achse
der Frequenzveränderungsfaktor
des gesteuerten Oszillators oder des Ringoszillators (Kco) zeigt.
Der Graph 200b zeigt, dass Frequenzen zwischen einer Frequenz
0 und einer Frequenz f1 erzielt werden können, indem der Ringoszillator
entsprechend irgendeiner der Kurven angesteuert wird. Der Graph 200b zeigt,
dass die Frequenzen zwischen der Frequenz f1 und der Frequenz f2
nur erreicht werden können,
indem der Ringoszillator entsprechend der Kurven 204–208 angesteuert
wird, dass Frequenzen zwischen der Frequenz f2 und der Frequenz
f3 erreicht werden können,
indem der Ringoszillator entsprechend der Kurven 206 und 208 angesteuert
wird, und dass Frequenzen oberhalb der Frequenz f3 erreicht werden können, indem
der Ringoszillator entsprechend der Kurve 208 angesteuert
wird.
-
Bei
einer Ausführungsform
umfasst der Ringoszillator 100 eine Anzahl von kaskadenförmig angeordneten
Verzögerungselementen,
welche durch ein variables Steuersignal gesteuert werden, welches
von einer Steuerschaltung erzeugt wird. Jedes Verzögerungselement
besitzt einen Eingang, welcher derart angeschlossen ist, dass er
ein Eingangssignal aufnimmt, welches, außer für das erste kaskadenförmig angeordnete
Verzögerungselement,
einem Ausgangssignal entspricht, welches von einem vorhergehenden
Verzögerungselement
abgeleitet ist. Der Eingang des ersten Verzögerungselements ist derart
angeschlossen, dass er das Ausgangssignal des letzten Verzögerungselements
entgegennimmt. Zumindest eines der Verzögerungselemente besteht aus
Hilfselementen. Jedes dieser Hilfselemente kann abgeschaltet werden.
Eines der Hilfselemente, welches eingeschaltet ist, weist einen
Frequenzveränderungsfaktor
oder eine Verzögerung
auf, welche von einer Funktion eines variablen Steuersignals abhängt. Die
anderen Hilfselemente, welche eingeschaltet sind, weisen einen Frequenzveränderungsfaktor
und/oder eine Verzögerung
auf, welche durch ein unveränderliches
Steuersignal eingestellt wird.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren bereitgestellt,
um ein oszillierendes Ausgangssignal mit einer einstellbaren Frequenz zu
erzeugen. Eine Anzahl von Verzögerungselementen
werden derart kaskadenförmig
angeordnet, dass einem Eingang eines Verzögerungselements jeweils ein
Eingangssignal zugeführt
wird, welches außer
für das
erste der kaskadenförmig
angeordneten Verzögerungselemente
von einem Ausgangssignal bereitgestellt wird, welches von dem jeweils
vorhergehenden Verzögerungselement
abgeleitet ist. Das Ausgangssignal des letzten Verzögerungselements
wird dem Eingang des ersten Verzögerungselements
zugeführt.
Eine Verzögerung
der Verzögerungselemente
wird mit einem variablen Steuersignal und einem unveränderlichen
Steuersignal gesteuert, welche entsprechend mit Hilfselementen innerhalb
des Verzögerungselements
verbunden sind. Die Frequenz des oszillierenden Ausgangssignals
wird eingestellt, indem eine Verzögerung der Hilfselemente eingestellt
wird, welche in den jeweiligen kaskadenförmig angeordneten Verzögerungselementen
eingeschaltet sind, um dadurch bezüglich einer Funktion des variablen
Steuersignals variabel ausgebildet zu sein, und die Verzögerung der
anderen Hilfselemente, welche eingeschaltet sind, wird durch das
unveränderliche
Steuersignal eingestellt. Erfindungsgemäß kann das unveränderliche
Steuersignal auch nicht vorhanden sein. Wenn beispielsweise ein
Hilfselement eingeschaltet ist, nimmt es ein variables Steuersignal entgegen,
wenn beispielsweise zwei Hilfselemente eingeschaltet sind, wird
ein Hilfselement durch das variable Steuersignal und das andere
Hilfselement durch das unveränderliche
Steuersignal gesteuert. Wenn drei Hilfselemente eingeschaltet sind,
wird einem Hilfselement das variable Steuersignal zugeführt und
den beiden anderen wird das unveränderliche Steuersignal zugeführt.
-
Die
hier beschriebenen Verfahren können
in unterschiedlichen Arten ausgeführt oder implementiert werden.
Eine beispielhafte Umgebung und ein beispielhafter Kontext werden
im Folgenden mit Bezug zu den Figuren beschrieben und erläutert.
-
Beispielhafte Systeme
-
3 stellt
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Ringoszillators 300 dar. Der Ringoszillator 300 weist
einen Ausgang an einem Ausgangsanschluss 302 und eine Anzahl
von kaskadenförmig
angeordneten Verzögerungselementen 304a–304n auf.
Jedes der Verzögerungselemente 304a–304n weist
einen entsprechenden Eingangsanschluss 306a–306n und
einen Ausgangsanschluss 308a–308n auf. Der Eingangsanschluss
(z. B. 306b) jedes Elements ist mit dem Ausgangsanschluss
(z. B. 308a) des vorhergehenden Elements verbunden. Der Eingangsanschluss 306a des
ersten Elements 304a ist jedoch mit dem Ausgangsanschluss 308n des
letzten Elements 304n verbunden. Innerhalb jedes Elements 304a–304n sind
Verzögerungshilfselemente 310a–310n angeordnet.
Die Hilfselemente bzw. Hilfszellen 310a–310n sind parallel
zueinander angeordnet bzw. verbunden und weisen einen gemeinsamen
Eingang, welcher mit dem jeweiligen Eingangsanschluss 306a–306n verbunden
ist, und einen gemeinsamen Ausgang, welcher entsprechend mit einem
jeweiligen Ausgangsanschluss 308a–308n verbunden ist,
auf. Dabei kann eine Kapazität,
wie beispielsweise eine Kapazität 314,
mit dem gemeinsamen Ausgang verbunden sein.
-
Die
Verzögerung
von einigen Hilfselementen, z. B. 310a–310b, wird durch
ein gemeinsames variables Einstellsignal (z. B. ein variables analoges oder
digitales Signal, welches hier auch als variables Steuersignal bezeichnet
wird) auf einer Steuerleitung 316 gesteuert, welches durch
eine Steuerschaltung 318 bereitgestellt wird. Dabei wird
die Verzögerung der
anderen Hilfselemente, z. B. 310c–310n, gemäß dieser
Ausführungsform
durch ein gemeinsames unveränderliches
Einstellsignal (z. B. durch einen unveränderlichen analogen Spannungswert,
durch ein unveränderliches
digitales Muster oder durch einen unveränderlichen Stromwert, was hier
auch als ein unveränderliches
Steuersignal bezeichnet wird) auf einer Steuerleitung 320 gesteuert,
welches durch die Steuerschaltung 318 bereitgestellt wird.
Dabei kann die Steuerschaltung 318 einen Prozessor und
einen Speicher, welcher Anweisungen enthält, umfassen. Unter Einsatz
allgemein bekannter Verfahren kann die Steuerschaltung 318 analoge
Steuersignale erzeugen, wobei ein Digital-Analog-Wandler (nicht dargestellt) eingesetzt
wird oder sie kann digitale Steuersignale erzeugen. Bei einer anderen
Ausführungsform
kann die Steuerschaltung 318 in einer Phasenregelkreisschaltung
vorhanden sein, welche ein Einstellsignal erzeugt, um dadurch die
Ausgangsfrequenz des gesteuerten Ringoszillators 300 bezüglich eines
zugeführten
Taktsignals (nicht dargestellt) zu fixieren. Die Steuerschaltung
kann Hilfselemente aktivieren und deaktivieren, um die minimale
Frequenz und die maximale Frequenz eines Bereichs, in welchem sich
die Frequenz des Ausgangssignals des Ringoszillators 300 als
Funktion des variablen Steuersignals verändert, zu erhöhen oder
abzusenken.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
sind die Spannungs- oder Stromwerte eines digitalen Steuerwortes
des unveränderlichen
Einstellsignals vorab eingestellt oder digital steuerbar. Die Werte
werden direkt in den gesteuerten Ringoszillator 300 gespeist. Dabei
kann unter Einsatz bekannter Verfahren jedes der Hilfselemente 310a–310n abgeschaltet
werden, indem das jeweilige Hilfselement 310a–310n von
seiner Stromversorgung getrennt wird. Ein Einschalten und Ausschalten
der Hilfselemente, welche mit dem unveränderlichen Einstellsignal verbunden
sind, verändert
einen Frequenzversatz des Ausgangs des Ringoszillators 300.
Wenn der Ringoszillator 300 mit Spannung versorgt wird,
erzeugt der Ringoszillator 300 ein Taktsignal an seinem
Ausgangsanschluss 302 mit einer Frequenz, welche von dem
Spannungswert, dem Stromwert oder dem digitalen Steuerwort des variablen
Einstellsignals und von der Anzahl der Stufen (Elemente) mit einer
variablen oder unveränderlichen
Einstellung abhängt.
-
Jedes
Hilfselement 310a–310n in
jedem Element 304a–304n kann
unter Anwendung allgemein bekannter Verfahren entworfen sein, wobei
beispielsweise differenzielle oder nicht differenzielle Strukturen
eingesetzt werden können.
Obwohl bei der in 3 dargestellten Ausführungsform
ein Element vier Hilfselemente umfasst, sei darauf hingewiesen, dass
es sich dabei nur um ein nicht einschränkendes Beispiel handelt und
irgendeine Anzahl von Hilfselementen oder irgendeine Anzahl von
Elementen verwendet werden kann.
-
In 4 ist ein Graph 400 dargestellt,
welcher die Einstellungskurven 402–408 des Ringoszillators 300 darstellt,
wobei die x-Achse den Wert des Einstellsignals und die y-Achse die
Frequenz des Ringoszillators repräsentiert. Diese Kurven zeigen, dass
sich eine Ausgangsfrequenz als Funktion der Spannung des variablen
Einstellsignals und einer Anzahl der Hilfselemente, welche unter
Strom stehen, verändert.
-
Bei
einer Ausführungsform
wird eines der Hilfselemente (z. B. das Hilfselement 310a)
bei jedem Element 304a–304n eingeschaltet,
während
einige der anderen Hilfselemente abgeschaltet werden und die restlichen
Hilfselemente mit einem unveränderlichen
Einstellsignal versorgt werden. Die Frequenz des Ausgangs des gesteuerten
Oszillators 300 als Funktion des variablen Einstellsignals,
welches auf einer Leitung 316 zugeführt wird, wird durch die Kurve 402 dargestellt.
Die Kurven 404, 406 und 408 stellen die
Frequenz des Ausgangs des gesteuerten Oszillators 302 als
eine Funktion des variablen Einstellsignals dar, wenn mehrere Hilfselemente 310a–310n mit
Strom versorgt werden und das unveränderliche Einstellsignal zugeführt wird.
-
Die
Kurve 408 stellt die Frequenz des Ausgangs des gesteuerten
Oszillators 300 abhängig
von einer Veränderung
des variablen Einstellsignals dar, wenn alle Hilfselemente 310a–310n mit
Strom versorgt werden und einige der Hilfselemente ein unveränderliches
Einstellsignal empfangen. Da einigen Hilfselementen in dem Element
das unveränderliche Steuersignal
zugeführt
wird und die Anzahl der Hilfselemente, welche das variable Einstellsignal
entgegennehmen, konstant bleibt, erhöht sich die Frequenz des Ausgangs
des Ringoszillators als Funktion des variablen Einstellsignals mit
im Wesentlichen derselben Rate (derselben Steigung) unabhängig von
der Anzahl der Hilfselemente, welche eingeschaltet sind.
-
In 4b ist
der Frequenzveränderungsfaktor
des Ringoszillators als Funktion der Frequenz dargestellt, wobei
die x-Achse die Ausgangsfrequenz und die y-Achse den Frequenzveränderungsfaktor oder
Kco des Oszillators für
jeden gegebenen Eingangswert repräsentiert. Die Eingangswerte 202–208 entsprechen
den in 2b dargestellten Eingangswerten.
Der Frequenzveränderungsfaktor des
Ringoszillators 300 ist insbesondere für alle Eingangswerte 402–408 konstant.
Dies ist für
jeden Ringoszillator erstrebenswert, da dadurch die Anforderungen
an die Steuerschaltung (z. B. in einem PLL) kleiner sind und dies
zu einem schlankeren und effektiveren Entwurf führt.
-
Da
die Anzahl der Stufen (Verzögerungselemente,
Hilfselemente), welche einen variablen Frequenzveränderungsfaktor
aufweisen, welche einen unveränderliche
Frequenzveränderungsfaktor
aufweisen oder welche abgeschaltet sind, völlig variabel ist, kann eine
Anzahl von zusätzlichen
Einstellungskurven erzeugt werden. Die 4b stellt
als Beispiel Kurven 602, 604 und 802 für Ringoszillatoren
dar, welche zwei variable Stufen (Hilfselemente, denen das variable
Steuersignal zugeführt
wird) oder drei variable Stufen aufweisen, wobei die restlichen
Stufen unveränderlich
((Hilfselemente, denen das unveränderliche
Steuersignal zugeführt
wird)) eingestellt sind oder abgeschaltet sind. Mit der 4b wird
gezeigt, dass bei einem Ringoszillator 300 jeder beliebige
Frequenzveränderungsfaktor
Kco für
jede erwünschte
Frequenz eingestellt werden kann.
-
Beispielhaftes Verfahren
-
In 5 ist
ein beispielhaftes Verfahren 500 zur Einstellung eines
Ringoszillators, wie beispielsweise des in 3 dargestellten
Ringoszillators, dargestellt.
-
In
Block 502 werden unveränderliche
Steuersignale selektiv auf einer Leitung 320 den Hilfselementen
(z. B. den Hilfselementen 306c, 306d) in jedem
der kaskadenförmig
angeordneten Elemente 304a–304n des Ringoszillators 300 zugeführt. Diese unveränderlichen
Steuersignale stellen den Frequenzveränderungsfaktor und die Verzögerung derjenigen
Hilfselemente ein, welchen sie zugeführt sind (z. B. den Hilfselementen 306c, 306d).
Darüber
hinaus werden variable Steuersignale selektiv auf einer Leitung 316 zu
verschiedenen Hilfselementen (z. B. zu den Hilfselementen 306a und 306b)
zugeführt
und stellen den Frequenzveränderungsfaktor
und die Verzögerung
derjenigen Hilfselemente ein, welchen sie zugeführt sind (z. B. den Hilfselementen 306a, 306b).
-
In
Block 504 wird durch die Steuerschaltung 318 entschieden,
welche Ausgangsfrequenz von dem Ringoszillator 300 zu erzeugen
ist. Dabei kann die Steuerschaltung entscheiden oder anweisen, eine
Frequenz bereitzustellen, welche bezüglich eines bekannten Taktsignals
in einer Phasenregelschleife fixiert wird.
-
In
Block 506 versorgt die Steuerschaltung 318 selektiv
bestimmte Hilfselemente der Elemente 304a–304n mit
Spannung oder nicht, um sicherzustellen, dass die erwünschte Frequenz
an dem Ausgangsanschluss 302 bereitgestellt wird. Diese
erwünschte
Frequenz wird eingestellt, indem das variable Einstellsignal (das
variable Steuersignal) entsprechend der Einstellungskurven, welche
in 4 dargestellt sind, verändert wird.
-
In
Block 508 wird der Wert des variablen Einstellsignals (des
variablen Steuersignals) auf Leitung 316 derart eingestellt,
dass der Ringoszillator 300 die erwünschte Ausgangsfrequenz erzeugt.
Das variable Steuersignal kann kontinuierlich derart verändert werden,
dass die Ausgangsfrequenz des Ringoszillators 300 entsprechend
verändert
wird.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht in der dargestellten Reihenfolge
der einzelnen Schritte ausgeführt
werden muss. Darüber
hinaus ist es möglich,
dass bestimmte Schritte vollständig
ausgelassen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch einen Computer,
durch einen Prozessor oder durch eine andere Recheneinheit basierend
auf Anweisungen, welche auf einem oder mehreren von einem Computer
lesbaren Medium gespeichert sind, ausgeführt werden. Das oder die von
einem Computer lesbaren Medien können
jedes verfügbare
Medium umfassen, welches von einer Recheneinheit gelesen werden kann,
um die darauf gespeicherten Anweisungen zu implementieren.